L'OPS Laser
Verfasst: Mo 03 Aug, 2009 9:19 pm
Pour répondre à la question concernant les OPSL:
à l'opposée d'un montage "classique" de dpss qui, on commence à le savoir, consiste en l'utilisation d'une diode de pompe en 808nm, d une lentille de collimation (+ de tps en tps une partie prisme anamorphique pour une mise en forme du faisceau), un cristal lasant (souvent Nd:YAG ou Nd:yvo4) et d'un cristal non linéaire (NLO) qui joue le rôle de doubleur de fréquence, donc diviseur de longueur d'onde.
Pour le vert classique: Nd:yag et ktp, dans certains gros systèmes utilisation d'un cristal de LBO chauffé dans un four (Coherent Verdi par ex)
Pour le bleu: 473nm à partir du lbo, 457 à partir de bibo, différents montages possibles.
Le soucis pour les sources laser DPSS réside dans leur modulation. A savoir, les cristaux possèdent une certaine inertie à l’allumage ainsi qu’à l’extinction.
Pour de la modulation rapide, c est pas ce qu’il y a de mieux, à moins d’utiliser un AOM voir un pcaom si on couple plusieurs sources ensembles et qu’on les laisse tourner en CW.
De plus, les cristaux étant sensible à la température, il faut une bonne régulation thermique de la diode de pompe afin de tjrs avoir du 808nm ainsi que des 2 cristaux.
Le concept du laser OPS – de l’anglais Optically Pumped Semiconductor (OPS) Laser – également connu sous le nom de « vertical external cavity surface emitting laser » les fameux VECSEL – surpasse certaines limites des semiconducteurs et des laser DPSS.
Les lasers à semi-conducteurs (ie nos diodes rouges) sont connus pour les compacités et leur rendement très élevé (comparé à un dpss ou un laser à gaz pour ceux qui veulent faire la comparaison).
Cependant les laser « edge emitting semiconductor » (émission par le coté du semi-conducteur) ne bénéficient pas de superbes qualités de faisceau avec souvent une divergence elevée.
D’un autre coté, on dispose des lasers « electrically pumped vertical cavity surface emitting laser » VCSEL ayant de bonne qualité de faisceau mais qui sont plutôt limités en puissance de sortie.
Le concept de laser OPS dépasse les limitations et combine les avantages d’un laser à semiconducteur avec les avantages d’un laser pompé par cristaux.
La base du OPS réside en l’utilisation d’un disque fin de cristal. C’est d’ailleurs pourquoi on les nomme aussi « solid stat thin disk laser ».
Ci dessous vous verrez un rapide schéma d’un laser à disque. Le cristal monté sur le dissipateur est traité HR sur le coté arrière et traité AR sur le haut pour les longueurs d’ondes de pompe et de lasage. Le résonateur est formé par le revetement HR et les coupleurs externes incurvés.
Vu la faible longueur d’absorption du cristal (épaisseur de l ordre de 100um), on utilise souvent une géométrie de multi-passage pour pomper le cristal, en utilisant un miroir parabolique ainsi que les prismes que vous pouvez voir sur les cotés.
En source de pompage, une diode laser fibrée est le plus souvent utilisée. Pour un laser à disque utilisant un cristal ytterbium-doped lutetium oxide (Yb:Lu2O3), on a +/- 80% de rendement de conversion après 24 passages de pompage.
Les lasers OPS suivent le même principe de base à l’exception qu’ils utilisent un semiconducteur en tant que matériel de gain plutôt qu’un disque diéléctrique cristallin.
La partie semiconductrice consiste la plupart du temps d’un DBR – réflecteur distribué de Bragg ainsi qu une region de gain contenant plusieurs niveaux de quantum espacés par des couches de barrières. La cavité est – quand à elle – formée par le miroir de Bragg ainsi que d’un OC externe.
Le coefficient d’absorption est nettement plus elevé, typiquement plus de 95% d’intensité de pompage est convertie en un unique passage.
à l'opposée d'un montage "classique" de dpss qui, on commence à le savoir, consiste en l'utilisation d'une diode de pompe en 808nm, d une lentille de collimation (+ de tps en tps une partie prisme anamorphique pour une mise en forme du faisceau), un cristal lasant (souvent Nd:YAG ou Nd:yvo4) et d'un cristal non linéaire (NLO) qui joue le rôle de doubleur de fréquence, donc diviseur de longueur d'onde.
Pour le vert classique: Nd:yag et ktp, dans certains gros systèmes utilisation d'un cristal de LBO chauffé dans un four (Coherent Verdi par ex)
Pour le bleu: 473nm à partir du lbo, 457 à partir de bibo, différents montages possibles.
Le soucis pour les sources laser DPSS réside dans leur modulation. A savoir, les cristaux possèdent une certaine inertie à l’allumage ainsi qu’à l’extinction.
Pour de la modulation rapide, c est pas ce qu’il y a de mieux, à moins d’utiliser un AOM voir un pcaom si on couple plusieurs sources ensembles et qu’on les laisse tourner en CW.
De plus, les cristaux étant sensible à la température, il faut une bonne régulation thermique de la diode de pompe afin de tjrs avoir du 808nm ainsi que des 2 cristaux.
Le concept du laser OPS – de l’anglais Optically Pumped Semiconductor (OPS) Laser – également connu sous le nom de « vertical external cavity surface emitting laser » les fameux VECSEL – surpasse certaines limites des semiconducteurs et des laser DPSS.
Les lasers à semi-conducteurs (ie nos diodes rouges) sont connus pour les compacités et leur rendement très élevé (comparé à un dpss ou un laser à gaz pour ceux qui veulent faire la comparaison).
Cependant les laser « edge emitting semiconductor » (émission par le coté du semi-conducteur) ne bénéficient pas de superbes qualités de faisceau avec souvent une divergence elevée.
D’un autre coté, on dispose des lasers « electrically pumped vertical cavity surface emitting laser » VCSEL ayant de bonne qualité de faisceau mais qui sont plutôt limités en puissance de sortie.
Le concept de laser OPS dépasse les limitations et combine les avantages d’un laser à semiconducteur avec les avantages d’un laser pompé par cristaux.
La base du OPS réside en l’utilisation d’un disque fin de cristal. C’est d’ailleurs pourquoi on les nomme aussi « solid stat thin disk laser ».
Ci dessous vous verrez un rapide schéma d’un laser à disque. Le cristal monté sur le dissipateur est traité HR sur le coté arrière et traité AR sur le haut pour les longueurs d’ondes de pompe et de lasage. Le résonateur est formé par le revetement HR et les coupleurs externes incurvés.
Vu la faible longueur d’absorption du cristal (épaisseur de l ordre de 100um), on utilise souvent une géométrie de multi-passage pour pomper le cristal, en utilisant un miroir parabolique ainsi que les prismes que vous pouvez voir sur les cotés.
En source de pompage, une diode laser fibrée est le plus souvent utilisée. Pour un laser à disque utilisant un cristal ytterbium-doped lutetium oxide (Yb:Lu2O3), on a +/- 80% de rendement de conversion après 24 passages de pompage.
Les lasers OPS suivent le même principe de base à l’exception qu’ils utilisent un semiconducteur en tant que matériel de gain plutôt qu’un disque diéléctrique cristallin.
La partie semiconductrice consiste la plupart du temps d’un DBR – réflecteur distribué de Bragg ainsi qu une region de gain contenant plusieurs niveaux de quantum espacés par des couches de barrières. La cavité est – quand à elle – formée par le miroir de Bragg ainsi que d’un OC externe.
Le coefficient d’absorption est nettement plus elevé, typiquement plus de 95% d’intensité de pompage est convertie en un unique passage.
(100 W pour un VECSEL et 2 ou 3 kW pour un thin disk 
ca m'arrive de jouer au loto !
